Расчет расхода топлива, стоимостной оценки ГСМ, токсичности отработавших газов автомобиля ЛАЗ-А141

Среди всех видов транспорта автомобильный транспорт играет важнейшую роль по перевозке пассажиров, грузов. Автомобильный транспорт эксплуатируется в различных условиях, которые в свою очередь влияют на работу автомобиля, главным фактором которого является износ узлов и агрегатов транспорта. Большая доля износа и затрат, приходится на двигатель.

Главными показателями работы двигателя является расход топлива и выброс отработавших газов в атмосферу.

Главной целью курсовой работы является определение расхода топлива и выброс отработавших газов в атмосферу. А также нахождения оптимального решения этих составляющих.

Оптимизация расхода топлива заключается в том, чтобы выбрать тот режим работы, который удовлетворял бы наши потребности, а это минимальный расход топлива при перевозочном процессе.

Главными компонентами выброса вредных веществ в атмосферу является CO, NO_x , C_nH_m . Нашей задачей является найти такой режим работы двигателя, такую скорость автомобиля, чтобы выброс этих компонентов в общем целом был наименьшим.

В связи с увеличением количества автомобилей выброс в атмосферу вредных веществ становится с каждым годом все больше. Тем самым ухудшается экологическое состояние на территории Украины. Чтобы решить эти проблемы, необходимо усовершенствовать все системы и агрегаты, связанные с выбросом вредных веществ.

В задании дан автомобиль ЛАЗ-А141.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Основные технические характеристики автомобиля

ЛАЗ-А141

1. Масса снаряженного автомобиля, кг 8600

2. Полная масса, кг 5200

3. Ширина автомобиля, мм 2500

4. Высота автомобиля, мм 3312

5. Рабочий объем, л 6,54

6. Ход поршня, м 0,095

7. Максимальная мощность двигателя, кВт 122

8. Максимальная скорость, км/ч 90

9. Передаточное число главной передачи 4,78

10. Передаточное число I передачи 7,92

11. Передаточное число II передачи 4,37

12. Передаточное число III передачи 2,55

13. Передаточное число IV передачи 1,49

14. Передаточное число V передачи 1,00

15. Радиус колес, м 0,498

16. Частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте, об/мин 1600

17. Частота вращения двигателя при максимальной мощности, об/мин 2600

18. Коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴ 0,37

19. КПД трансмиссии 0,9

1. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА

1.1 Расчет расхода топлива по действующим нормам

В действующих нормах, установленных для Украины приказом Министерства транспорта и связи Украины от 10.02.98г. № 43, используется три вида линейных норм:

· базовая норма на 100 км пробега автомобиля;

· норма на 100 ткм транспортной работы (учитываются дополнительные затраты топлива при движении с грузом);

· норма на ездку с грузом (учитывается дополнительный расход топлива, связанный с маневрированием в пунктах погрузки и разгрузки).

Линейные нормы затрат топлива установлены для каждой марки автомобильного транспорта. Линейные нормы являются технологическими нормами и включают расход топлива, необходимого для осуществления транспортного процесса. Расход топлива на внутригаражные и хозяйственные надобности в состав линейных норм не входит и рассчитывается отдельно.

Учет дорожно-транспортных, климатических и других эксплуатационных факторов производится при помощи ряда поправочных коэффициентов, регламентированных в виде процентов повышения и снижения исходного значения нормы.

Для легковых автомобилей нормированный расход топлива рассчитывается по формуле:

 (1.1)

где  Q_H – норма расхода топлива, л;

H_S – базовая линейная норма расхода топлива, л/100км;

S – пробег автомобиля, км;

K_å – поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или уменьшение) к норме в процентах;

D1 = 5% работа в городе с населением до 0,5 млн. человек;

D 2= 5% поскольку автомобиль работает в зимний период;

Н_S = 18 л/100 км

Hот - норма затрат топлива на работу нагревателя, л/ч;

Т- время работы автомобиля с включенным нагревателем, ч.

1.2 Расчет расхода топлива по методике проф. Говорущенко Н.Я.

Определяется линейная норма расхода топлива для груженого и порожнего автомобиля в зависимости от скорости движения автомобиля.

Расход топлива определяется по формуле

 (1.2)

где V_a – скорость движения автомобиля, км/ч;

А, В, С – постоянные коэффициенты для данной марки автомобиля;

 – индикаторный коэффициент полезного действия;

– средневзвешенное передаточное число коробки перемены передач;

 – коэффициент суммарного дорожного сопротивления движению автомобиля;

kF – фактор обтекаемости, Нс²/м²;

G_a – вес автомобиля, Н.

Коэффициенты А, В, и С зависят от типа двигателя. Для дизельного двигателя эти коэффициенты рассчитываются по следующим образом:

 (1.3)

;

 (1.4)

;

 (1.5)

;

где V_h – рабочий объём двигателя, л;

i₀ – передаточное число главной передачи;

r_k – динамический радиус колеса, м;

S_n – ход поршня, м;

Н_Н – низшая теплота сгорания, кДж/кг;

 – плотность топлива, кг/м³.

Значения низшей теплоты сгорания и плотность топлива зависит от типа двигателя.

Для автомобилей с дизельным двигателем: Н_Н = 43000 кДж/кг;  = 0,84 кг/м³.

Индикаторный КПД также зависит от типа установленного на автомобиле двигателя и определяется для автомобилей с дизельным двигателем по формуле:

где N_i - процент использования мощности, %.

Процент использования мощности определяется по формуле

;(1.6)

;

;

где η_тр – КПД трансмиссии;

N_max – максимальная мощность двигателя, кВт.

Определим коэффициент суммарного дорожного сопротивления движению автомобиля:

;(1.7)

Средневзвешенное передаточное число коробки перемены передач зависит от скорости движения автомобиля и приближенно определяется по следующей формуле:

; (1.8)

 ;

; (1.9)

;

Фактор обтекаемости определяется по формуле:

 Н^. с ² /м ², (1.10)

kF = 4,899

где k – коэффициент сопротивления воздуха, Н^.с²/м⁴ (k = 0,61);

 – коэффициент заполнения лобовой площади, для автобусов принимается равным – 0,97.

Вес автомобиля (порожний, нагруженный, груженый), определяется по формуле:

 Н; (1.11)

;

;

;

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения тела;

М_а – масса автомобиля, кг.

Исходные данные выбираются из справочника или приложения для данной марки автомобиля.

При выборе передаточного числа главной передачи, необходимо учитывать, что на некоторых автомобилях главная передача двухступенчатая.

Некоторые автомобили имеют раздаточные коробки, мультипликаторы или делители. В этом случае передаточное число высшей передачи коробки перемены передач необходимо умножить с большим передаточным числом раздаточной коробки или меньшим передаточным числом мультипликатора или делителя, КПД трансмиссии в расчете принимается постоянным, а значение брать из приложения. Масса порожнего автомобиля соответствует массе снаряженного автомобиля, а масса груженного – полной массе автомобиля.

Рассчитываем расход топлива при движении автомобиля на разных нагрузках и сводим в таблицу 1.1

Таблица 1.1– Для порожнего, полугруженого и груженого автомобиля

На основе таблицы 1.1 построим график зависимости расхода топлива от изменения скорости движения.

Таблица 1.2 – Для скорости V_a= 30 км/ч, = 90км/ч

2. ОЦЕНКА СТОИМОСТИ ГСМ

2.1 Определение стоимости топлива

Расход топлива на работу автомобиля за расчетный период определяется по формуле:

 л, (2.1)

 л.

где Q_H – расчетная норма расхода топлива по норме, л;

D – количество дней в расчетном периоде, дн.

, (2.2)

 дн;

где D_k – количество дней в календарном периоде, дн.;

α_п – коэффициент использования парка.

Расход топлива на внутригаражные и хозяйственные надобности:

 л,  (2.3)

 л.

где Н_Q – процент от расхода топлива на линии, идущий на внутригаражные и хозяйственные надобности (0,5 … 1%).

Общий расход топлива составит, л:

л; (2.4)

 л.

Затраты на топливо составят:

грн.,  (2.5)

 грн.

где Ц_т – цена одного литра топлива, грн. (7 грн.)

2.2 Определение стоимости смазочных материалов

Стоимость масла для двигателей определяется по формуле, грн.:

 грн., (2.6)

 грн.,

где Н_дв – норма расхода масла для двигателей на 100 л топлива, л (Н_дв=2,2л );

Ц_дв – цена 1л масла для двигателей, грн. (Ц_дв =50 грн.).

Стоимость трансмиссионной смазки определяется по формуле:

грн.,  (2.7)

 грн.

где Н_тр – норма расхода трансмиссионной смазки на 100 л топлива, л

(Н_тр = 0,2 л );

Ц_тр – цена 1л трансмиссионной смазки, грн. (Ц_тр=60 грн.).

Стоимость пластичной (консистентной) смазки определяется по формуле:

 грн.,  (2.8)

 грн.

где Н_пл – норма пластичной смазки на 100 л топлива, кг (Н_пл = 0,2кг);

Ц_пл – стоимость одного килограмма смазки, грн. (Ц_пл=35 грн.)

2.3 Общая стоимость горюче-смазочных материалов

Стоимость топлива и смазочных материалов за расчетный период:

грн.; (2.9)

грн.

На основе полученных данных строим диаграмму стоимости ГСМ

3. РАСЧЕТ НОРМАТИВНОГО ПРОБЕГА И ЗАТРАТ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

При оперативном планировании норм пробега подвижного состава до капитального ремонта и периодичности профилактических робот устанавливается в километрах или в литрах используемого топлива.

Периодичность по расходу топлива устанавливает:

до капитального ремонта

  (3.1)

до профилактических робот ТО-1

  (3.2)

до профилактических робот ТО-2

  (3.3)

где -наименьшая удельная затрата топлива г/к.с-ч(для дизельных двигателей =180 г/к.с-ч)

- относительно нормативные значения пробегов для первой группы условий эксплуатации до капитального ремонта, профилактических робот ТО-1 и ТО-2, км (приведены в дополнении Б).

Трудоемкость ремонтных влияний на 100 литров топлива рассчитывается по формуле

(3.4)

где -нормативная трудоемкость работ ТР для первой группы условий эксплуатации, чел.ч/100л.

Общая трудоемкость работ на планируемый период эксплуатации (месяц, квартал, год и т.д.) будет составлять

  (3.5)

где Q_пл- расход топлива на планируемый период эксплуатации ,л;

Q_н- суточный расход топлива одного автомобиля, л;

^{, ,} -нормативная трудоемкость ЩО, ТО принимают положения с Положения про обслуживания транспортных машин, чел.-ч

Последние время на территории Украины эксплуатируются автомобили государств СНД, которые имеют два технически обслуживания-ТО-1 и ТО-2, а также марки автомобилей дальнего зарубежья, которые имеют одно обслуживание, что устанавливается по сервисной книжке.

Расходы на профилактическое обслуживание и ремонт можно определить по формуле:

(3.6)

где - расход топлива за год, л

- суточная норма расхода топлива, л

- нормы расхода относительно на одно ежедневное обслуживание ТО-1, ТО-2, ПР, грн.

-величина кратности нормативного расхода топлива до ТО-2, как до нормативного расхода топлива до ТО-1;

- расход топлива на 1000 км пробега, л

- коэффициент, учитывающий корректные условия эксплуатации .

Величина кратности нормативного расхода топлива до ТО-2, как до нормативного расхода топлива до ТО-1

4. РАСЧЕТ ТОКСИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ

4.1 Определение количества выбросов вредных веществ для груженного и порожнего автомобиля в зависимости от скорости движения по методике проф. Говорущенко Н.Я.

Выброс вредных веществ с отработавшими газами в г/км определяется по формуле:

 (4.1)

где M_Х – молекулярная масса вредного вещества, г/моль;

 – плотность топлива, кг/м^3,( =0,84 кг/м³)

А₂, В₂, С₂ – постоянные коэффициенты, зависящие от типа установленного на автомобиле двигателя и вида вредного вещества;

N_i – процент использования мощности, %;

Q – расход топлива, л/100 км;

 – коэффициент избытка воздуха.

Значения молекулярной массы вредных веществ М_Х, А₂, В₂ и С₂ для различных видов вредных веществ приведены в таблице 3.

Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

, (4.2)

где а₁ и b₁ – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа установленного на автомобиле двигателя (для автомобилей с дизельным двигателем a₁ = 5, b₁ = -0,035).

Таблица 3 – Значения молекулярной массы М_Х и коэффициентов А₂, В₂, С₂ для различных видов вредных веществ